在性能方面，小米11Ultra搭載驍龍888處理器+滿血版LPDDR5+UFS3.1，為了降服“火龍”，小米11Ultra采用全相變散熱技術，將固液相變導熱墊應用在手機上，導熱效率相比凝膠提升100%，配合2000mm2大VC，形成固液氣三態疾速散熱系統，隨時高效散熱，使得驍龍888處理器的性能得以充分發揮，完全能流暢運行各種游戲。
在屏幕方面，小米11Ultra采用6.81英寸2K四曲面屏，支持120Hz刷新率、480Hz觸控采樣率，支持10比特色彩顯示和DCI-P3色域，憑借小米自研屏幕色彩校準算法，小米11Ultra色準表現JNCD值≈0.38、ΔE≈0.41，顯示效果很優秀。
小米11Ultra屏幕采用了E4發光材料，擁有最高900尼特的激發亮度和高達1700尼特的峰值亮度，功耗低。支持全鏈路HDR10+顯示，結合AI大師畫質引擎，支持超分辨率顯示、MEMC運動補償、AI智能場景優化以及視頻畫質增強，并且也支持低亮度下DC調光設置。
在影像方面，小米11Ultra更是表現強勁，后置三攝均為主攝鏡頭，主攝為三星5000萬像素1/1.12英寸GN2大底主攝（8P鏡頭，四軸OIS光學防抖），輔以4800萬像素IMX586等效12毫米超廣角（7P鏡頭）+4800萬像素IMX586潛望式長焦（支持120倍潛望式變焦，5倍光學變焦，10倍等效光學變焦）。
在續航快充方面，小米11Ultra內置5000mAh電池，支持有線和無線快充，均達到了67W功率，半個小時即可充滿電。采用的MTW多極耳電芯加上第二代硅氧負極電芯，解決了提升充電速度，降低充電溫升，以及充電不發熱的大難題。
在細節功能上：
1）小米11Ultra配置有WiFi6增強版、X軸線性馬達，紅外線遙控、哈曼卡頓調音立體聲雙揚聲器，擁有IP68防水等級。
2）小米11Ultra機身內置了多點監控，可以精確感知主板，CPU，相機，電池，接口等不同區域的溫度情況，匹配AI溫控模型。
3）小米11Ultra新加入靈眸視窗功能，提供了相對應的適配優化，在右側小窗中你可以選擇時間樣式、個性簽名以及插入圖片。
4）小米11Ultra設計了一塊全新的副屏，在利用后置鏡頭進行自拍，副屏不僅可以實現表情管理，還可以查看合影的人是否都在鏡頭中，輕松拍出比前置相機更為清晰完美的自拍大片。
